O aço enferruja devido às reações químicas que ocorrem quando entra em contato com a água e o oxigênio. O ferro, um componente do aço, combina-se com a água e o oxigênio para produzir óxido de ferro (III) hidratado, que é o produto químico que chamamos de ferrugem.
A ferrugem ocorre quando um item é exposto a ambientes úmidos e ricos em oxigênio; por exemplo, deixar um objeto de aço do lado de fora durante uma tempestade cria um ambiente ideal para a formação de ferrugem. Esse processo é acelerado com água salgada e com chuva ácida, pois os outros produtos químicos sustentam as reações que produzem a ferrugem. Como resultado, os barcos de ferro e aço no oceano acumulam ferrugem muito rapidamente. A exposição à água por si só não produz ferrugem; se um objeto de aço for submerso em água pura sem acesso a oxigênio, ele não enferrujará.
O aço inoxidável, assim como outros metais como o alumínio, são resistentes à ferrugem devido às reações adicionais à água e ao oxigênio. O aço inoxidável contém pelo menos 10 por cento de cromo, que reage com a água e o ar para formar uma camada protetora extremamente fina fora do metal. Este revestimento impede que a água e o oxigênio entrem em contato com a superfície do metal e interajam com o ferro no aço inoxidável. Como esse filme é microscopicamente fino, não é visível a olho nu.
